Жидкая резина

Гудьир держал в руках маленький кусочек каучука Сметая с него слой порошка серы, он вспомнил, как впервые увидел это удивительное вещество и на свою беду заинтересовался им.

— Ты серьёзно решил сделать каучук устойчивым против жары и холода? — спрашивали его друзья.


А почему бы не попытаться? — отвечал он.

Да, но этого не могли сделать лучшие лаборатории страны! А ты даже не химик, а всего-навсего торговец скобяными товарами!

И всё же я попробую! — не сдавался он.

Десять лет непрерывного, упорного труда. Уже давно

потерян счёт произведённым опытам и затраченным на них долларам. А результаты?..

Чарлз! — всё чаще и настойчивей уговаривала его жена.— Твоя затея с этим каучуком скоро разорит нас окончательно! И сам ты во что превратился?! Умоляю, брось её, пока не поздно!

Хорошо, Мери! — ответил он.— Я ещё раз попро­бую. Если ничего не получится, клянусь тебе, брошу!

Гудьир взглянул на полку, на которую четверть часа назад положил последнюю пластину каучука, отрезав от неё кусочек для очередного опыта, и схватился за голову. Незаметно задев, он свалил пластину каучука, и теперь она лежала на горячей плите.

Пластины каучука и при обычной температуре при­ходится обсыпать порошком серы, чтобы они не слипались. Если под лучами солнца он размягчается, то…

Сорвав пластину с плиты, он внимательно осмотрел её и с изумлением увидел, что она не только не испорти­лась, а, наоборот, стала именно такой, какой он хотел её видеть, более прочной и в то же время эластичной.

Почему?! Неужели только потому; что нагревалась не очищенной от серы?! Проверим!

Отрезав тонкую полоску каучука, припудрил её порошком серы и положил на горячую плиту, перево­рачивая с одной стороны на другую. И предположение подтвердилось: полоска каучука прекрасно растягива­лась и сжималась, не разрываясь даже при сильном растягивании.

Мери! — закричал он.— Иди сюда, дорогая, у меня, кажется, что-то получилось!

В Европе впервые о каучуке узнали в 1496 г. от воз­вратившихся в Испанию участников второй экспедиции Колумба,




«На острове Гаити, — расска­зывали они,— мы видели уди­вительные мячи. Делаются они не из тряпок и кожи, как у нас, а из древесной смолы. Ударившись о землю, они под­прыгивают высоко вверх, как будто отбрасываются какой-то силой».

Такие же мячи применяли для игр жители Мексики, де­лая их из латекса — сока рас­тущего в тропических лесах дерева гевеи. Если в нижней части ствола этого дерева сде­лать надрезы, из него начинает сочиться сок, похожий по внеш­нему виду на молоко. На воз­духе он быстро загустевает и превращается в упругую и эла­стичную массу. На языке жите-

лей острова сок гевеи назывался «научу», что означало «слёзы дерева».

Перуанцы изготовляли из каучука не только мячи, но и другие предметы. Сделав глиняную форму калоши, они окунали её несколько- раз в загустевший сок гевеи, затем образующуюся плёнку коптили в дыму костра. Полученные изделия снимали с формы. В таких калошах можно было бродить по болотам и не замочить ног.

Узнав об этом, португальский король послал в Бра­зилию свои туфли с приказом сделать их непромокаемы­ми. Вместе с ними он получил в подарок плащ, пропитан­ный латексом. Облачённого в такое одеяние короля долго поливали водой, а он оставался сух.

Рассказы о необыкновенных плащах, чулках и буты­лях слушались в Европе с интересом, но спроса па кау­чук не было. Дело в том, что попытки привезти в Европу жидкий сок гевеи неизменно кончались неудачей: в до­роге он загустевал и превращался в нерастворимую и ни на что непригодную, как думали тогда, смолу.

В XVIII в. каучук нашёл ещё одно совершенно неожи­данное применение. Оказалось, что после соответствую­щей обработки он хорошо стирает написанное на бумаге карандашом и даже чернилами. «Индийская стиралка» стала быстро входить в употребление и охотно покупалась.

Но что такое ластик?. Почти безделушка, без которой очень многие прекрасно обходятся. Другое дело непро­мокаемые плащи и башмаки. Если бы удалось изготовлять их в любом месте и лучшими по качеству, чем грубые пзделия перуанцев и бразильцев, покупателей нашлось бы миллионы.

Но возить изделия в страны Центральной Америки, чтобы пропитывать там латексом, невозможно, а смола, в которую он превращается, ни в каком из известных растворителей не растворялась.

Проходили годы и десятилетия, всё больше учёных и инженеров включались в поиски растворителей. Только в 1761 г. впервые удалось растворить его в ореховом мас­ле, а несколько позже — в скипидаре и в эфире. Но ра­доваться этому было рано, так как попытки получить

с помощью этих растворителей ткань, пропитанную кау­чуком, кончились полной неудачей.

И вот в 1819 г. английский инженер Карл Макинтош нашёл, что каучук способен растворяться в «сольвент- нафте», полученном при перегонке каменноугольной смо­лы. Оказалось, что эта невзрачная жидкость не только хорошо растворяет каучук, но и образует с ним раствор, отлично склеивающий куски ткани и делающий их со­вершенно непромокаемыми.

Закончив наспех опыты, предприимчивый англичанин развил бурную деятельность и организовал производство непромокаемых тканей и изготовление из них плащей. В Англии, в стране дождей и туманов, они имели вначале огромный успех.

И вдруг… вдруг оказалось, что плащи и калоши из таких тканей хороши лишь в прохладный и дождливый день. В тёплые, особенно в солнечные дни, пропитанные каучуком плащи и калоши делались липкими и имели неприятный запах. Обладатели плащей и калош, риск­нувшие выйти в них из дому в жаркий солнечный день, переживали одну неприятность за другой: они прили­пали к скамьям, костюмы их оказывались после такой «прогулки» испорченными, а ботинки намертво прилипали к калошам.

Крах организованного Макинтошем первого в исто­рии резиновой промышленности предприятия убедитель­но показал, что о широком использовании каучука можно будет говорить лишь после того, как будет найден способ сделать его устойчивым против жары и холода. Научные общества и объединения предпринимателей одно за дру­гим стали объявлять конкурсы, обещая нашедшему ре­шение этой задачи крупные денежные премии. Поэтому за работу взялись не только учёные и инженеры, но и «искатели удачи» из людей самых разнообразных профес­сий. В числе их оказался и торговец скобяными изделия­ми из Нью-Йорка Чарлз Гудьир.

Процесс, протекающий при нагревании каучука с се­рой, получил название вулканизации (от имени бога огня Вулкана из греческой мифологии), а вулканизированный каучук стал называться резиной (resin (англJ)— смола).

В чём же состоит секрет превращения каучука в ре­зину и в чём их отличие?

Каучук относится к органическим веществам — угле­водородам, состоящим только из углерода и водорода. Огромные молекулы природного (натурального) каучука образуются из большого числа соединившихся друг с дру­гом молекул углеводорода изопрена (С5Н8)Л. Молекулы этого вещества представляют собой длинные и спутанные нити, непрочно связанные друг с другом. Поэтому даже при незначительном нагревании каучук размягчается.

В процессе вулканизации проникающие в каучуц атомы серы соединяют (сшивают) друг с другом молекулы каучука и он превращается в резину.

От каучука резина отличается прежде всего большей прочностью и эластичностью. Шнур или лента, сделанные из резины, при растяжении могут увеличиваться в длине в 10—11 раз и сгибаться или скручиваться, не разрываясь. Другое очень ценное свойство её — газонепроницаемость. Если резиновый шар с общей поверхностью оболочки в 1 м% и толщиной в 1 мм наполнить газом под давлением в 10 атм, в течение суток из него может просачиваться наружу лишь 1 см3 газа.

Совершенно иначе себя ведёт резина и по отношению к высоким и низким температурам. Она не размягчается и при нагревании до температуры свыше 100°, а некото­рые из современных сортов резины выдерживают тем­пературу и свыше 300°. Даже обычная автомобильная резина не затвердевает и не ломается при морозе в 10°. Притом она очень устойчива к действию растворов по­чти всех кислот и щелочей и служит очень хорошим электроизоляционным материалом.

Плащи и калоши из вулканизированного каучука теперь уже не портились в жару и холод и не доставляли своим владельцам неприятностей. Теперь они стали из­готовляться в огромных количествах. Всё больше и больше изделий из резины стало выпускаться промышленностью. Это и игрушки для детей, трубки и шланги, изоляция для электрических проводов, прокладки для приборов и машин и множество других. Добыча каучука в связи с этим начала расти неслыханными темпами. До открытия вулканизации каучука мировая добыча его составляла не более 300 т в год, в 1860 г.— около 30 000 т, а к концу XIX в.— уже около 60 000 т в год.

В один из летних дней 1845 г. ветеринарный врач Томпсон поливал из резинового шланга цветы в своём палисаднике и одновременно наблюдал за упражнениями сына в езде на велосипеде.

Английские велосипеды и в это время не отличались от «самоката» русского крепостного крестьянина Артамо­нова, на котором он ещё в 1801 году «прикатил» с Ура­ла в Москву. Он состоял из рамы с сиденьем, огромного переднего колеса с шатунами и педалями на оси, соеди­нённого с рулём, и крошечного заднего колеса. Удоволь­ствие от езды на таком «пауке», как их тогда иронически называли, было не очень большим. Особенно тяжело было ехать по улицам и дорогам, вымощенным булыжником.

«Неужели нельзя сделать эту дьявольскую машину менее тряской? — думал ветеринар, наблюдая мучения сына. Ничего не придумав, он взялся за шланг, чтобы продолжить прерванную работу, и тут его осенила счаст­ливая мысль «А что если попробовать натянуть на ко­лёса велосипеда резиновый шланг?!»

И вскоре на его велосипеде появились шины, сде­ланные из резинового шланга. «Обутый» велосипед мчался теперь по мостовой без обычного грохота, с гораздо боль­шей скоростью, а главное, почти без тряски.

Несмотря на все преимущества пневматических .шин, широкого распространения они не получили. Велоси­педы оставались всё ещё слишком несовершенными. Что же касается других экипажей, то владельцы их были твёрдо убеждены, что телеги, кареты и дилижансы доста­точно хороши и без Этой «обуви», тем более, что она была ещё дорогой и менее надёжной, чем дешёвые, веками проверенные железные шины.

Однако история изобретения на этом не закончилась. Конструкция велосипедов постепенно улучшалась, и в 1888 г. в продаже появились первые велосипеды с усовершенствованными пневматическими шинами, полу­чившими всеобщее признание. Велосипедная промышлен­ность после этого начала бурно расти и потреблять с каждым годом всё больше резины для изготовления покрышек и камер.

В 1886 г. появились первые автомобили с бензино­вым двигателем. От попыток «обуть» их в более про-

Стые й дешевые сплошные резиновые шины пришлось отказаться после первых же опытов. Даже при скорости в 24 км в час, считавшейся в то время очень большой, колёса автомобиля испыты­вали в секунду десятки толч­ков, передающихся на всю машину. Никакие рессоры не могли выдержать их продол­жительное время и предох­ранить её от губительной тряски. Поиски выхода из создавшегося положения

заставили конструкторов вспомнить об изобретении Томп­сона, и в 1895 г. появились первые пневматические шины из резины.

Но для того чтобы «обуть» одну грузовую машину, необходимо столько резины, сколько её можно получить из 240 кг каучука. Автомобильная промышленность по­этому превратилась в главного потребителя резины. Добыча каучука в связи с этим начала расти ещё более бурными темпами. Изобретение Томпсопа помогло кау­чуку выйти на новую дорогу, ставшую для него главной.

Вскоре стало ясно также, что механическая проч­ность резины является недостаточной. Покрышки авто­мобиля в то время требовали замены после пробега всего 1000 км. А ведь стоимость их составляла значи­тельную часть стоимости всей автомашины. Перед наукой и резиновой промышленностью встала новая и совер­шенно неотложная задача: повысить прочность резины на истирание.

Вначале при изготовлении резины сера добавлялась к чистому каучуку в очень небольших количествах (1—3%). Но каучук—дорогой материал, а многие ре­зиновые изделия должны быть достаточно дешёвыми. Как же быть? Отказаться от использования резины для таких изделий?

Исследования показали, что количество резины можно значительно увеличить, а стоимость её уменьшить, если добавлять к ней так называемые наполнители: измель­чённые в порошок мел, каолин, асбест и некоторые другие вещества.

А не ухудшаются ли при этом свойства резины и пригодность её для технических целей?

При умелом использовании наполнителей нужные свойства резины можно сохранять. Например, резина, предназначенная для изготовления прокладок, совершен­но не нуждается в высокой эластичности и является хорошей и в том случае, если будет содержать лишь 5—8% каучука.

Вообще изготовление множества необходимых для промышленности сортов резины — дело довольно слож­ное. Кроме серы и наполнителей, в состав её приходится вводить ускорители (активаторы) — вещества, ускоряю­щие процесс вулканизации, противостарители, замедляю­щие «старение» резины, красители и некоторые другие вещества, улучшающие качество резины.

Поэтому повышение прочности резины на истирание оказалось задачей далеко не такой простой, как она может показаться на первый взгляд. Заводские и научно- исследовательские лаборатории производили всё новые и новые опыты с самыми разнообразными наполнителя­ми и всё без успеха. Казалось, что прочность резины уже достигла «потолка» и найти наполнитель, который мог бы повысить её, невозможно.

А между тем он не только имелся, но и был хорошо известен. Это была сажа, которую уже десятки лет при- менялг! для окраски резины в чёрный цвет.

В 1914 г. на одном из английских заводов решили ввести в состав резины сажи больше, чем вводили обычно. Результаты этого опыта оказались ошеломляющими: по­лученная резина обладала совершенно неожиданной, огромной прочностью на истирание. Автомобильные пок­рышки из неё пробегали без замены не 750—1000 км, а более 10 000 км. В наше время в каждой шине гру­зового автомобиля содержится 5—8 кг сажи и общий пробег её до замены составляет не менее 30 000 км.

«Безнадёжная», казалось, задача была таким образом решена, и это устранило одно из серьёзных препятствий для наступления «века автомобиля». Повышение проч­ности резины, кроме того, дало возможность широко использовать её для изготовления лент транспортёров и эскалаторов, шин для тракторов и для многих других машин и механизмов.

В настоящее время число видов изделий из резины превышает 30 000 и продолжает быстро увеличиваться. Резина превратилась в материал, без которого современ­ная техника не может обходиться так же, как и без металлов, нефти и каменного угля.

До начала нашего столетия единственным поставщи­ком каучука была Бразилия. В 1872 г. английское пра­вительство обратилось к правительству Бразилии с прось­бой продать семян гевеи для создания искусственных насаждений этого каучуконоса в английских колониях.

Стремясь сохранить своё господство, правительство Бра­зилии усилило охрану лесов гевеи и установило очень строгие наказания за вывоз семян гевеи из пределов страны. Тогда английское правительство решило дейст­вовать иначе. В 1875 г., ботаник-разведчик Викгем сумел вывезти в Англию 70 000 семян гевеи, за что получил от правительства орден и титул баронета. Выращенные в английском ботаническом саду саженцы были высажены на острове Цейлон и в 1900 г. дали первые 4 т планта­ционного каучука. Вслед за этим плантации гевеи начали создаваться на островах Индонезии, во Вьетнаме, в Бирме и в Конго. К началу первой мировой войны плантацион­ный каучук составлял уже 70% всей добычи каучука. Миллионы людей в невыносимых условиях и сейчас ещё трудятся на таких плантациях, добывая около 1,5 мил­лиона тонн плантационного каучука в год, что состав­ляет 98% всей добычи натурального каучука. Многие тысячи их ежегодно погибают от тропической малярии и истощения только для того, чтобы добытые ими «слё­зы дерева», обильно политые их слезами, потом и кровью, могли превращаться для американских, английских, французских и голландских капиталистов в миллионы долларов «чистой» прибыли.

Попытки акклиматизировать и разводить гевею в на­ших южных районах оказались безуспешными. Тогда советские учёные решили найти среди отечественных растеций каучуконосы, которые могли бы заменить гевею. 13 1927 г. было найдено первое из них —хондрилла, затем кок-сагыз и тау-сагыз и многие другие. Но все они про­мышленного значения не имели.

Одновременно с поисками каучуконосов наши учёпые упорно продолжали начатые ещё в 1918 г. по заданию В. И. Ленина поиски способа получения искусственного каучука. И эта задача была блестяще решена ими. 18 декабря 1931 г. на Ленинградском опытном заводе была получена по способу С. В. Лебедева первая партия совет­ского синтетического каучука из спирта.

Сообщение об этом достижении советской науки и тех­ники произвело в капиталистических странах впечатление внезапно разорвавшейся бомбы и показалось настолько невероятным, что знаменитый американский учёный Эдис- сон попытался даже опровергнуть его. «Я не верю,— писал он,— что Советскому Союзу удалось получить синтетический каучук. Это — сплошной вымысел. Мой собственный опыт и опыт других показывает, что вряд ли процесс синтеза каучука когда-либо увенчается успехом».

В настоящее время синтетический каучук получается в огромных количествах и во многих странах, причём не только из спирта, но и по разработанным впервые тоже в нашей стране способам из природных и нефтяных газов, а доля натурального каучука в общем количестве до­бываемого сырья с каждым годом всё больше уменьшается.

Что же дало резиновой промышленности открытие спо­соба получения синтетического каучука? Очень много. Если гевея и другие каучуконосные растения дают лишь один сорт каучука, то на заводах получаются уже десятки сортов его, а резину из них можно получать с такими свойствами, о которых раньше нельзя было и думать. Например, выдерживающую нагревание до 300°  очень низкие температуры, совершенно не поддающуюся дейст­вию бензина и других растворителей, особо прочную и т. д.

Print Friendly

Это интересно: